精確對比高分辨率古氣候記錄目前十分困難，特別是在研究氣候突變事件(年代際-百年尺度)的情況，這主要是由于各種測年技術(shù)(例如放射性碳，鈾系不平衡，氬-氬法，紋層年代學(xué)，冰芯年代學(xué))所固有的測年誤差。古氣候記錄的精確對比常常需要利用等時(shí)標志層，因此，識別保存在重要古氣候記錄中的火山灰標志層十分重要。
        東亞是火山活動(dòng)區，區內具有數量龐大的活動(dòng)火山（圖1），而且東亞的古氣候記錄保存了季風(fēng)演化的寶貴信息，因而該區域是利用火山灰關(guān)聯(lián)各類(lèi)沉積記錄的理想區域。迄今為止，前人在區域內開(kāi)展的火山灰研究主要關(guān)注肉眼可見(jiàn)的火山灰層。然而，世界其它區域的顯微火山灰研究被證明可以極大地擴展火山灰等時(shí)面的覆蓋范圍，使火山灰標志層能在數千公里的尺度上精確同步古氣候記錄，為探討氣候突變事件的時(shí)空差異提供了可能。
 

圖1. 研究區地圖，三角形示意活動(dòng)火山，圓形示意古氣候記錄

        針對東亞顯微火山灰研究相對薄弱這一問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所徐義剛課題組博士生陳宣諭與英國倫敦大學(xué)、牛津大學(xué)、德國柏林自由大學(xué)的學(xué)者合作，選取了東亞北部重要的古氣候記錄——日本久種湖，對其全新世沉積物開(kāi)展了系統的顯微火山灰年代學(xué)研究。研究表明，沉積物中含有來(lái)自日本、中國/朝鮮、俄羅斯（圖2）以及很可能是印度尼西亞的火山灰。這些記錄在久種湖中的顯微火山灰分布非常廣泛，例如噴發(fā)自長(cháng)白山的B-Tm火山灰在超過(guò)7000公里以外的格陵蘭冰芯中也有記錄，又如SH#12火山灰起源于距離久種湖約1900公里的俄羅斯舍維留奇（Shiveluch）火山，再如湖泊中的RK12-0819火山灰能跟位于6600公里以外的、印度洋深海鉆孔中發(fā)現的印尼火山灰在成分上匹配，暗示RK12-0819可能起源于印尼的火山。這些超遠距離傳播的火山灰提供了關(guān)鍵的等時(shí)標志層，使得精確對比日本北部和世界其他區域的古氣候記錄成為可能。另一方面，將火山灰標志地層跟久種湖高分辨率古環(huán)境記錄相結合，該研究發(fā)現長(cháng)白山千年噴發(fā)（近兩千年來(lái)地球上最大的火山噴發(fā)之一）并未對日本北部的環(huán)境產(chǎn)生顯著(zhù)的影響（圖3），證明該次大型噴發(fā)沒(méi)有跨區域的氣候、環(huán)境效應。

 圖2. 玻璃地球化學(xué)顯示久種湖中的遠源火山灰RK12-0225可以與俄羅斯舍維留奇火山(Shiveluch)的近源火山灰SH#12相互關(guān)聯(lián)

 
圖3. 久種湖6000年以來(lái)的關(guān)鍵火山灰標志層結合湖泊高分辨率古環(huán)境記錄投圖，圖中可見(jiàn)長(cháng)白山千年噴發(fā)火山灰B-Tm沉積以后，代表性的孢粉組合及含量并未發(fā)生太大變化

        本研究利用火山玻璃的地層學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)證據，報道了常規火山灰研究無(wú)法識別的顯微火山灰標志地層，極大地擴展了相關(guān)標志層的分布范圍，更新了區域火山灰地層分布格架（圖4），同時(shí)還識別出一系列先前未知的、潛在的火山噴發(fā)事件（如可能的長(cháng)白山早、中全新世噴發(fā)事件），對未來(lái)的火山學(xué)、晚第四紀年代學(xué)和古氣候學(xué)研究具有重要意義。

圖4. 久種湖 (Kushu (RK), 本研究) 和水月湖 (Suigetsu (SG), McLean et al., 2018) 的顯微火山灰記錄共同制約區域內關(guān)鍵火山灰標志層的最遠已知分布范圍

        本研究近期發(fā)表于國際第四紀研究領(lǐng)域權威期刊Quaternary Science Reviews，項目受中國科學(xué)院對外合作重點(diǎn)項目(132744KYSB20130005)和中國科學(xué)院B類(lèi)先導專(zhuān)項（XDB18000000）聯(lián)合資助。論文信息如下：Chen, X.-Y.*, McLean, D., Blockley, S.P.E., Tarasov, P.E., Xu, Y.-G. and Menzies, M, 2019. Developing a Holocene tephrostratigraphy for northern Japan using the sedimentary record from Lake Kushu, Rebun Island. Quaternary Science Reviews, 215: 272-292.
        原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379118309703